L'ionisation du gaz neutre dans un nuage moléculaire interstellaire joue un rôle clé dans l'évolution du nuage, aider à réguler les processus de chauffage et de refroidissement, la chimie et la formation des molécules, et coupler le gaz à des champs magnétiques. Habituellement, la lumière des étoiles fournit ce rayonnement ultraviolet, mais il est principalement limité aux régions localisées près des étoiles massives. Pour la majeure partie du gaz neutre de la Voie lactée, l'ionisation est régie par les rayons cosmiques (RC) de basse énergie, des protons rapides ou des noyaux atomiques. Les observations directes de la Terre ne peuvent sonder que les CR à haute énergie car le vent solaire limite la pénétration des CR dans le système solaire, mais au cours des dernières décennies, le taux d'ionisation CR total a été estimé indirectement avec des observations de molécules et d'ions diagnostiques. Ces valeurs, cependant, s'appuyer sur des estimations incertaines comme les abondances d'espèces secondaires, densités de gaz, les taux de réactions chimiques et pas des moindres, la quantité de l'espèce moléculaire dominante, hydrogène moléculaire.

La masse des nuages ​​moléculaires est dominée par l'hydrogène moléculaire. Le gaz dans ces nuages ​​est très froid, peut-être seulement quelques dizaines de degrés au-dessus du zéro absolu, et les molécules d'hydrogène sont dans leur état le moins excité. Les chocs traversant le gaz peuvent chauffer temporairement les molécules; le rayonnement qu'ils émettent alors lorsqu'ils se refroidissent est observé depuis des décennies. La lumière ultraviolette peut également exciter le gaz à rayonner. Mais les chocs sont rares et le rayonnement ultraviolet ne peut pénétrer dans les profondeurs de ces nuages ​​froids. Les rayons cosmiques peuvent pénétrer les nuages, et devraient donc dominer l'ionisation et l'excitation de l'hydrogène moléculaire.

L'astronome du CfA Shmuel Bialy a modélisé les raies d'émission de l'hydrogène moléculaire dans les nuages ​​froids excités par les rayons cosmiques. Il constate que l'émission la plus brillante provient de lignes avec des longueurs d'onde proches de l'infrarouge résultant de la vibration et de la rotation des molécules. En utilisant les rapports des forces de ligne, il est capable de déterminer si les molules ont été excitées par des rayons cosmiques, et déterminer leur force. L'observation de ces lignes dans les nuages ​​à travers la galaxie pourrait déterminer l'efficacité avec laquelle les rayons cosmiques pénètrent dans les nuages ​​et limitent les processus de formation des nuages, et combien le flux de rayons cosmiques varie entre les emplacements de la galaxie.